Optisches Gitter

Optische Gitter, auch Beugungsgitter oder Mehrfachspalt genannt, sind periodische Strukturen zur Beugung von Licht. Alltagsbeispiele sind CDs, feine Kämme sowie feine Gardinen (letztere v. a. nachts an Straßenlaternen o. ä.). Die Gitterkonstante ist die Periode des Gitters, typische Werte sind 0,5 µm bis 10 µm. Alle Typen von Gittern bestehen aus parallelen, linienartigen Strukturen:

• Spalte in undurchsichtigem Material oder undurchsichtige Stege auf einer transparenten Platte (Draht-, Spalt- oder Strichgitter)
• Stege oder Furchen auf einer reflektierenden Fläche (Reflexionsgitter, Stufengitter)

Gitter wirken durch Beugung von kohärentem Licht: Das Licht der einzelnen Spalte interferiert und bildet ein Interferenzmuster. Monochromatisches Licht wird in wenige verschiedene Richtungen (exakt: in Maxima verschiedener Ordnung) abgelenkt. Die Ablenkungswinkel hängen von der Gitterkonstante ${\displaystyle g}$ und der Wellenlänge ${\displaystyle \lambda }$ ab, größere Ablenkungswinkel entsprechen höheren Ordnungen ${\displaystyle n}$. Polychromatisches (z. B. weißes) Licht wird in sein Spektrum aufgefächert ähnlich wie bei einem Prisma. Ganz nahe am Gitter interferiert das Licht zu Kopien der Gitterstruktur (Talbot-Effekt).

Gitter wurden 1785 von David Rittenhouse erfunden, 1821 baute auch Joseph von Fraunhofer Gitter. In den 1860ern wurden die Gitter mit der kleinsten Gitterkonstanten g von Friedrich Adolph Nobert (1806–1881) in Pommern hergestellt, dessen feinste Gitterlinien mit damaligen Mikroskopen schon nicht mehr aufgelöst werden konnten.^[1] Danach übernahmen die beiden Amerikaner Lewis Morris Rutherfurd (1816–1892) und William B. Rogers (1804–1882) die Führung,^[2][3] und gegen Ende des 19. Jahrhunderts dominierten die Konkavgitter von Henry Augustus Rowland (1848–1901),^[4] mit denen u. a. um 1890 in Baltimore die Rotverschiebung im Sonnenspektrum entdeckt wurde.^[5]

1. ↑ Klaus Hentschel: Zum Zusammenspiel von Instrument, Experiment und Theorie. Rotverschiebung im Sonnenspektrum und verwandte spektrale Verschiebungseffekte von 1880 bis 1960. Kovac, Hamburg 1998, ISBN 978-3-86064-730-1, S. 84–95. 
2. ↑ Deborah J. Warner: Lewis M. Rutherfurd: Pioneer Astronomical Photographer and Spectroscopist. In: Technology and Culture. Band 12, 1971, S. 190–216. 
3. ↑ Deborah J. Warner in: The Michelson Era in American Science 1870–1930. American Institute of Physics, New York, S. 2–12. 
4. ↑ George Sweetnam: The Command of Light: Rowland's School of Physics and the Spectrum. American Philosophical Society, Philadelphia 2000. 
5. ↑ Klaus Hentschel: The discovery of the redshift of solar Fraunhofer lines by Rowland and Jewell in Baltimore around 1890. In: Historical Studies in the Physical and Biological Sciences. Band 23, Nr. 2. Berkeley 1993, S. 219–277 (uni-stuttgart.de [PDF]).